美国工程教育联盟(EEC)项目述评

时间:2022-04-15 12:51:36

美国工程教育联盟(EEC)项目述评

摘 要:工程教育联盟项目是美国自然科学基金会1989年启动的一项旨在推动美国高校在工程本科教育阶段进行大胆、创新的系统改革。本文从期望、方法学、系统改革三个视角透视工程教育联盟项目,并提出对我国工程教育改革的启示。

关键词:美国教育;工程教育联盟;EEC项目

中图分类号:G649 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2013)02-0009-03

20世纪80年代末,美国工程工作和科研的重心转向经济发展和环境保护,这种转变为重新设计工程课程,扩大与工业的联系,以及使有能力的尖子学生接受教育创造了新的机会。1989年,美国自然科学基金会(NSF)在贝尔蒙特召开本科工程教育紧急会议,会议围绕建立一个协作组以开发新的课程整合计划、吸引与保持具有广泛背景的学生、发展与产业界的联系、扩大本科工程教育的范围进行探讨。NSF斥巨资开发了若干工程教育联盟(Engineering Education Coalitions,EEC)项目:Ecsel和Synthesis(1990),Gateway和Succeed(1992),Foundation(1993),Greenfield(1994),每个项目由不同特色的大学和学院组成一个联合团体,目的是激发美国大学在工程教育本科阶段进行大胆、创新的系统改革,成为工程教育领域中的改革主体。

一、美国工程教育联盟(EEC)项目概述

在美国工程教育改革中,EEC项目涉及的范围最广,实施的时间最长,取得的成就最大且影响最为深远。2000年,NSF委托斯坦福研究中心(SRI)对EEC项目的改革成果及目标实现的程度进行评估,SRI从输入、输出、结果、影响四个方面完成了《工程教育联盟进展》报告[1]。为了支持2020年工程师规划项目,国家工程学院(NAE)委托德克萨斯A&M大学Jeffrey Froyd教授对

EEC项目进行回溯性总结与研究[2]。除此之外,还有许多针对各个联盟内部改革项目的微观研究。

综上所述,对在美国实施较为成功的EEC项目的研究必定对我国工程教育有借鉴和指导意义,本文旨在结合宏观研究和微观描述的基础上,从期望、方法学、系统改革的视角透视EEC项目改革。

(一)基于期望的视角

1.聚焦工程设计能力和团队合作能力。在工科大学生的培养、训练和测评方面,传统的美国工程教育主要偏重工程科学与数学分析,轻视工程实践训练;作为“回归工程”运动产物的EEC项目必将超越传统,聚焦于学生工程设计能力和团队合作能力的培养。工程教育联盟开发了许多基于学生团队的工程设计项目,把它们作为第一年整体课程和个别课程的重要组成部分。培养学生的整合能力是联盟的另一个重要目标,目的是使学生在本科课程和将来的职业中,能够将知识熟练应用于新环境。每个联盟都在第一学年中设计了许多课程整合试点项目,并在这些试点项目实施的基础上,将联合学习团体、学生团队和主动与合作学习运用到课程整合中[3]。

2.鼓励越来越多的非传统群体参与工程教育。EEC项目的另一个期望就是使美国的非传统群体,像白人女性、非洲裔、西班牙裔及原住民的学生更多地参与工程教育。工程教育联盟的高校主动提高工程教育的起点,向K-12教育系统渗透工程教育,普及工程文化,使中小学生理解工程专业,并为其今后在大学正式接受工程教育奠定基础[4]。针对白人女性和少数民族“成功励志”(success efforts)项目:伙伴指导项目(peer mentoring programs);暑期联结计划(summer bridge programs),为学生从高中平稳过渡到大学提供支持;学业成就项目(academic success programs ),用于提高弱势群体学生的学习能力、技术应用能力,以及对学业成就起关键作用的社交能力。

(二)基于方法学的视角

1.工程设计教育。工程教育联盟提出,将设计贯穿于工程教育全过程,沟通各学科之间、理论与实践之间的联系,使学生有效地养成工程师的认知和做事方式[5]。ECSEL联盟进行了实质性的改革与试验,通过校际协作和联合攻关,将设计教育贯穿于本科教育。比如,纽约城市学院土木工程系开发实施了一种以设计为基础的新生专业教学计划,旨在提供贯穿于本科教育过程的、以设计为基础的、循序渐进的教育经验。MIT四个工科系在ECSEL的资助下,分别开发出新的课程计划或若干门相关课程,包含工程设计的课程达10门之多。

在1997年的ECSEL研讨会上,MIT教授L.L.Bucciarelli对ECSEL联盟的工程设计教育模式作了系统总结:第一,将工程设计的各要素融合到课程体系中,实现对学生工程设计能力的培养;第二,围绕工程设计任务构建课程体系,注重课程的综合性,学生主要通过完成具体的设计任务来学习工程设计;第三,从一年级开始接触、理解设计,使学生较早了解工程设计的基本要素、过程和步骤,训练学生的设计思维,为进一步培养设计能力打下基础[6]。

2.跨学科的课程整合。在EEC项目开始时,联盟高校就认识到发展学生联系多学科概念能力的重要性。大量的第一年课程整合试点项目得到了执行,并发展了积极的、经验性学习环境和学生团队。比较著名的课程整合项目有:Gateway联盟的E4计划(Enhanced Educational Experience for Engineers),Foundation联盟的IFYCSEM计划(Integrated First-Year Curriculum in Science,Engineering, and Mathematics)和FYIEC计划(First -Year Integrated Engineering Curricula)。

例如,IFYCSEM计划是由Foundation联盟资助的Rose-Hulman理工学院开发的一系列旨在推动跨学科建设的课程改革成果:课程由跨学科的教师小组联合开发,成功地整合了微积分、机械学、工程静力学、计算机科学、工程图学与工程设计等不同学科;创造了师生互动的持续改进学习模式,师生互动通过常年运作的一个教师小组和学生小组共同工作;通过合作学习、团队训练、大二学生指导等措施形成了支撑学习的氛围;帮助教师和学生跨学科整合和应用知识;通过接触计算机工作站与软件的方式改善学生的学习环境[7]。

3.工科教师发展。教师是课程的研究者、计划者、实践者和建设者,是推动工程教育改革的关键力量。因此,工程教育联盟尤为重视作为工程教育系统最重要组成部分的教师的改变,促使工科教师反思并改善有关学习和教学的认识。在项目进行的中期,以SUCCEED为首的所有工程教育联盟成员都启动了针对工科教师的教师发展(Faculty Development,FD)项目[8]。

SUCCEED针对20世纪90年代教师退休大潮的到来和新教师的增加,开发了一系列新教师发展项目:新教师适应项目、新教师辅导项目、新教师教学和研究发展项目。通过新教师发展项目增加了新教师的课程设计、教学大纲设计和学习理论这些基本知识和技能,改变了教师接受学科专门化培养却缺乏教学准备的现状。之后,SUCCEED进一步设计了未来教师发展项目,围绕将博士研究生培训成能够胜任教学、科研工作的新教师,使他们具有完善教师教学、研究和专业服务的职业能力而开展的各种活动,为他们成为新教师奠定良好的基础。

(三)基于系统改革的视角

1.推广机制。工程教育联盟采用网站、专题学术讨论会、论文摘要等方式传播改革成果。第一,项目网站是非常好的信息存储库,可以提供联盟工作的相关信息;第二,定期召开工程教育研讨会,使与会者交流研究项目成果和分享最佳的实践经验,为具有相同研究兴趣的研究人员创造联系的机会,并加强对工程教育创新的宣传;第三,压缩那些整合具体教育创新成果的概述;为教师在短暂的宝贵时间里了解工程教育创新提供了机会。

2.工程教育文化。随着EEC项目的关注点从课程开发转移到推动系统改革方面,工程教育文化的变革显得尤为重要。然而,整个联盟对于文化变化的特点和实现过程还没有清晰的理解。研究者认为,与那些简单警告语如“研究受奖而教学却没有受奖”,“教员需要了解更多的教育研究和方法”相比,文化变革所带来的挑战比预想的要更复杂、更微妙,改革的创新模式不足以应对文化改革带来的挑战。因此,联盟呼吁为工程教育的系统改革而开展“对话”。

二、美国工程教育联盟(EEC)项目评价

EEC项目已经使参与联盟甚至没有参与联盟的高校工程本科课程得到很大改进,同时也提高了工科学生的保持率与多样化。但是,鉴于成本问题和缺乏对改革成果的数据支持,NSF在21世纪初停止了对所有工程教育联盟的资助。一些工程教育专家对EEC项目的有效性进行了研究,认为有许多成功的经验值得美国工程教育改革借鉴。

(一)对未来工科教师职业生涯的发展产生了重要影响

致力于投身工程教育的年轻人在工程教育联盟高校中获得博士学位的机会是他们在工作时的两倍;一半以上的见习教师奖(Apprentice Faculty Grant,AFG)获得者都曾经在联盟高校接受过教育与培训,并且大约63.2%都被联盟高校所雇用;1/3的NSF CAREER Grant受资助者目前受聘于联盟高校,占所有工程教育计划的15%[9]。

(二)促进了工程设计教育和团队合作精神

半数以上的教师在他们所教的课程中,逐渐地“少量”或“显著增加”工程设计(56%)和团队合作(52%的关注)。EEC项目对于工程教育变革具有重要而独立的影响,主要表现在课程设计、实验方法、项目管理和使用现代工程教学技术等方面,课程变化是其中最大的影响[10]。

(三)为推动工程教育作为一门严谨性学科的发展奠定了基础

EEC项目早期的关注点是大学新生的课程以及通过团队合作、设计和其他主动性学习活动进行跨学科整合。目前,学生和课程的改革仍占主导地位,但逐渐增加了对教学评估、教师发展和研究上的投入,且通过期刊论文的引文分析发现,2005年开始掀起对EEC项目及其论文的回顾性研究[11]。

三、对我国工程教育改革的启示

走新型工业化道路、建设创新型国家是我国当前社会经济发展的重要使命,但目前我国工程教育的结构和水平却难以适应当前形势,改革势在必行,而美国EEC项目的成功经验,对我国现行工程教育改革具有重要启示。

(一)以项目为依托,促进工程教育改革的协同创新

工程教育联盟以开发合作项目为依托,要求联盟成员高校改变传统为追逐各自局部利益的博弈行为,淡化高校组织机构之间的界线,进行充分沟通和广泛的信息传递,达成共识,促进工程教育改革的协同创新。就我国目前工程教育改革来说,高校普遍存在着心有余而力不足的情况,既缺乏改革的信心与热情,也缺乏改革所需的物质资源和人力资源。因此,我国高校通过工程教育改革项目结成战略联盟,优势互补,形成合力,不仅是竞争实力的增强,而且使人才质量得到最大提升。

(二)注重反馈和有效的宣传,促进工程教育改革经验的传播与分享

每个联盟都设计了专门的调查问卷,发放给参与项目的所有人,调查结果表明:联盟高校开发了许多课程,发展了新的教学方法论,采用了适合本科教学的新技术,制订了教师发展计划以及课程评估计划等。EEC项目的各项成果在非联盟高校进行了正式或非正式的实施,研究者也将自己的感受和研究成果以论文形式发表,在工程教育研究的学术会议上交流探讨。另外,联盟通过网站、博客、在线交流等作为宣传手段,借以扩大改革的影响。对于我国的工程教育改革来说,一方面,高校要注重改革效果的评估以及师生、企业的反馈,另一方面,高校间要建立合作与资源共享机制,引领全国工程教育的发展。

(三)以工程设计教育为主线,探讨走向整合的课程体系,促进工科学生实践能力的培养

EEC项目从根本上改变了原来的工程教育范式,学校开发了跨专业、跨系、跨校的课程整合,学生在大一、大二就接触工程设计,获得了接触真实工程实践的机会。就我国目前情况而言,传统的课堂教学模式影响依然巨大,工程教育偏重理论,缺乏实践,难以提高人才的培养质量。因此,工程教育必须重组基础课体系,压缩、削减自然科学基础课时,浓缩和简化有关基本内容,突出其基础知识的运用。以“工程设计”为纲,以强化工程基础为目的,合理配置自然科学知识,以综合工程为主,配置有关课程。

参考文献:

[1]http://www.nsf.gov/pubs/2000/nsf00116/nsf00116.

pdf.

[2]http://www.nap.edu/openbook.php?record_id=11338

&page=82.

[3]Al-Holou,N.“First Year Integrated Curricula

Across Engineering Education Coalitions.”Front-

iers in Education Conference,1998.FIE’98.28th

Annual.

[4]D.Denton.Engineering Education for 21st Centu

ry:Challenges and Opportunities.Journal of Eng-

ineering Education,Jan,1998.

[5]顾建民.发达国家工程设计教育发展的新趋势[J].高等

工程教育研究,1997,(3).

[6]Bucciarelli,L.L.,“Learning By Design―What Have

We Learned,”Proceedings,1998 ASEE Annual Confe-

rence,ASEE,1998.

[7]Froyd,J.An Integrated,First-Year Curriculum in

Science,Engineering,and Mathematics:Innovative

Research in the Classroom.Proceedings of the

1993 National Heat Transfer Conference,Atlanta,

Georgia,9-11 August,1993.

[8]Rebecca Brent,Richard M.Felder.A Model Program

for Promoting Effective Teaching in Colleges of

Engineering.Proceedings of the 1999 Annual ASEE

Meeting,ASEE,June,1999.

[9]Adams,R.and R.Cummings-Bond,“Career Trajectories

in Engineering Education―Where are They Now?”

ASEE Annual Conference and Exposition,2004.

[10]Lattuca,L.R.,P.T.Terenzini,and J.F.Volkwein,

“Engineering Change:Findings from a Study of

the Impact of EC2000,”ABET,Inc.Baltimore,MD

2006.

[11]Borrego,M.“Development of Engineering Education

as a Rigorous Discipline:A Study of the Publi

cation Patterns of Four Coalitions”.Journal of

Engineering Education,vol.96,2007,pp.5-18.

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